基于BIM的地鐵車站施工平臺管理研究

摘 要：為提升地鐵車站的信息化管理水平，提高車站地鐵施工組織效率，該文以地鐵車站設計施工為背景，對BIM施工的優勢進行詳細介紹，基于BIM技術，對地鐵車站進行三維可視化建模，從施工管理平臺需求性出發，對地鐵車站施工平臺進行設計，提升車站施工的運行管理效率。

關鍵詞：BIM；施工管理；車站施工；信息平臺；地鐵

中圖分類號：TU921 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2024）22-0106-04

Abstract： In order to improve the information management level of subway station and improve the efficiency of subway construction organization， this paper introduces in detail the advantages of BIM construction based on the background of subway station design and construction， and carries on the three-dimensional visual modeling of subway station based on BIM technology. Based on the demand of construction management platform， the subway station construction platform is designed to improve the operation and management efficiency of station construction.

Keywords： BIM; construction management; station construction; information platform; subway

BIM全稱為建筑信息模型（Building Information Modeling），可以直觀立體展示建筑的具體信息，是建筑信息的立體化模型，通過建立BIM，能夠提高施工信息化、智能化水平標準，可以協同設計、施工、運營等項目全周期的信息化管理，提高各個專業的信息共享，從而實現時間、技術等方面效率的提升。地下車站設計施工具有體量大、施工步驟繁多、施工工藝復雜和施工周期短等特點，對地鐵車站施工模型進行可視化處理，可以立體展示施工過程，協同各專業溝通效率，從而達到降本增效的目的。

陳慶周等[1]對地下空間3D模型設計與傳統模型的優劣勢進行了比較分析。張忠良[2]通過對基坑施工進行三維建模，實現了基坑施工的信息化管理。張翠萍等[3]基于施工項目需求出發，通過BIM技術，實現了對于施工質量與施工效率的合理把控。桑學文等[4]將BIM技術與GIS技術相結合運用到地鐵施工管理中，實現了對于風險的可視化管控。喬守江等[5]從BIM建模、施工方案審查、安全預警管控等方面實現了對于建筑施工的安全管理。戴修成等[6]將BIM模型引入到超高層建筑的設計與施工中，實現了對于復雜節點的碰撞分析、安全項目管理等。豐慧等[7]從項目的核心需求出發，對BIM平臺進行優化，對BIM平臺架構進行優化處理。王開等[8]通過BIM平臺實現對橋梁下部結構的精細化建模。王依寒等[9]將BIM技術引入到裝配式建筑裝修管理中，實現了項目的降本增效。官波等[10]將BIM技術引入城市軌道城市管理中，轉變工作模式，實現了管理向數字化、精確化方向發展。

可以看出，在建筑領域對于BIM平臺的利用與開發已經相對成熟，但對于地下工程的設計、施工、管理，BIM運用方面起步較晚，與傳統建筑行業相比，地鐵車站設計、施工過程往往存在設計專業多、工況復雜、地質信息復雜等狀況，為了能夠節約施工成本、提升工程質量、節省工程時間，實現全過程的信息共享，建立建筑信息模型還是十分必要的。

1 基于BIM的地鐵車站設計優勢

1.1 信息可視化

BIM可以實現模型的三維可視化。傳統二維圖紙設計過程中，往往需要通過平面圖、立面圖、剖面圖等多種形式實現建筑構建的結構表達，對于一些復雜結構，單純靠二維圖形設計往往表達不出設計初衷，施工圖設計表述不清，往往會對施工者對于設計圖的施工意圖造成誤解，對于一些復雜構建，三維模型可以清晰地進行表達，有利于對施工圖紙的理解。通過BIM模型，可以更直觀立體地反應出施工過程中的重難點，對施工重難點有針對性地提出相應方案。

1.2 施工場地設計與優化

地鐵車站修建附近經常存在大量建筑，用地紅線緊鄰施工現場情況經常出現，因此需要對施工現場進行合理布設。在車站BIM構建的過程中需要與周邊環境結合，對施工機械場地、施工臨時場地、大型設備安裝拆卸等問題都需要考慮在內，通過周邊場地模型，實現施工場地的合理搭建。車站周邊環境施工模型如圖1所示。

1.3 施工碰撞模擬

在傳統平面圖設計過程中，施工如果出現管線交叉、施工圖缺陷等問題時，往往需要對設計圖紙進行重新修改，大大造成了人力、物力資源的浪費，影響施工進度。將設計好的BIM模型運用到施工過程中，可以對地鐵車站的施工全過程進行動態模擬，在模擬過程中，施工人員可以對施工過程中的錯項、漏項進行補充檢查，對設計的問題與缺陷進行改善也可對施工機電設施分布、管線分布等位置進行碰撞檢查，預先發現碰撞問題，規范設計方案，降低施工成本，加快施工進度。

1.4 BIM的協同信息共享

BIM的信息共享是BIM平臺相對于傳統設計、施工的另一項優勢，在圖紙設計階段，可以實現各個專業的協同與溝通，施工階段可以根據現場施工反饋對設計圖紙進行進一步優化，同時在運營管理階段也可根據設計施工模型，查找問題。同時通過搭建平臺，也可實現對于施工成本、施工進度、資源配置等的不斷優化。

2 地鐵車站施工模型的需求性分析

2.1 數據的系統化管理

隧道車站設計包括車站主體設計、地鐵隧道設計等，在車站設計階段，設計各專業需要對圖紙進行不斷交底、優化并且隨著地鐵施工的進行，設計圖紙也會出現調整與變更情況，這就需要對設計、施工圖紙進行系統化管理，保證圖紙更新及溝通效率。在施工階段，地鐵車站、隧道的施工進度、監測數據和工程日志等也會產生大量信息。因此地鐵車站項目工程體量大、參與單位多、施工時間長等都會伴隨著出現大量資料數據，傳統紙字版資料缺乏系統管理性，存在規范性不高、查找不便等問題，對于查閱人員，也會因資料繁雜在提取有用信息時耗費大量精力。因此，車站地鐵等大型施工項目對于工程進行信息化管理還是非常必要的。

2.2 信息的動態傳遞

地鐵車站在施工過程中，周邊往往存在大量建筑、管線等設施，施工周邊環境復雜，與建筑行業不同，地鐵車站施工過程中對于地質環境要求更高，特別是監測量測單位，需要對施工階段的測量數據進行實時反饋，設計施工單位也可根據監測數據對施工方案進行動態調整。對于施工單位管理者，也需要對施工項目的施工進度、施工成本、施工安全等多方面信息進行精確管理，因此在動態調整過程中如何保證數據的時效性與精確性，對于項目施工管理顯的尤為重要。

2.3 施工預警

地鐵車站施工過程中需要對周邊地表沉降進行控制，同時，在車站隧道施工前，需要對隧道前方地質信息、富水程度等進行監測，施工過程中需要對基坑的沉降、隧道的拱頂沉降等各個方面進行監測，監測的主要目的是預防施工過程中突發狀況產生，因此在施工過程中要對極易產生風險的施工過程、施工區域進行重點監測，將施工過程中需要重點關注的施工薄弱環節通過立體展示、標注，可以清晰地看到施工的薄弱環節，施工管理、技術人員也可直觀發現問題，因此通過施工模型，對施工薄弱區進行施工標注，并根據施工動態反饋，可以起到動態施工預警的作用，在發生數據異常時，可以及時提出應對措施。

2.4 施工模擬與指導

地鐵車站與隧道的施工過程動態模擬主要通過Navisworks實現，將設計好的BIM模型文件導入Navisworks中，通過施工工序的設定，可以對施工工序進行調整與優化，同時通過動畫模擬可以直觀展示工程施工過程，使施工人員對于施工過程具有清晰明了的把控。通過施工模擬，還可以對施工進度、材料需求等進行模擬分析，可將其應用于施工組織管理與分析過程中。

3 基于BIM的地鐵車站施工信息平臺搭建

基于BIM可實現地鐵車站的三維可視化建模，將BIM模型引入信息化管理平臺，可以實現地鐵車站從設計施工到監測管理全方位的工作協調。管理平臺可分為數據的信息采集、車站及地鐵模型搭建、設計施工數據管理、監控量測信息監測與預警4個方面。施工信息平臺架構圖如圖2所示。為方便施工人員登錄，系統采用B/S 架構，工程人員可以通過網頁登錄實現工程信息的實時獲取。

3.1 施工信息的采集

施工信息的數據采集包括勘測階段數據采集，勘測階段數據采集主要為地質信息、富水程度、周邊環境和地下管線信息等方面的信息采集，將信息輸入到信息平臺，為后續的設計施工提供支撐。設計階段信息采集主要為地鐵站臺的施工圖設計、設計方案的修改與變更等信息的錄入。施工階段信息的采集主要包括施工日志、施工進度、施工預算等方面數據信息。監控量測主要為施工過程中地表沉降、超前地質預報、隧道沉降等數據的采集。

3.2 平臺層模型的搭建

基于BIM技術，實現平臺三維可視化模型的搭建，模型按照各單位不同主要分為地質勘探BIM三維模型搭建，勘測單位根據采集的地質信息與周圍建筑物標高信息，實現工程地質三維模型搭建。設計單位主要是根據施工圖對車站整體設計進行建模。施工單位可以通過系統實現對隧道施工三維動態展示、施工進度、施工安全等方面把控。監控量測單位主要根據BIM模型，對地表以及隧道等監測點進行標注，建立車站監控量測數據模型。

3.3 平臺數據管理

平臺數據庫管理主要有地質信息數據庫，通過數據庫可對管線位置、建筑物標高、圍巖等級等信息進行獲取。設計數據庫主要為隧道BIM設計模型，可以對構件的尺寸、配筋等信息進行查詢。施工信息庫主要包含日常施工信息、進度、預算等信息的采集與查閱。監控量測信息數據庫主要包括每日監控數據、超前地質預報信息的錄入與分析。各專業人員可以根據不同權限，查閱和修改數據庫的各相關信息。

3.4 施工平臺應用

通過施工平臺，可以實現多個單位的溝通協調與施工預警，監測單位可以根據監測數據對施工異常區域向設計、施工單位進行預警，施工單位可以對施工過程中的施工進度、施工方案等進行合理把控，對于設計不合理的地方可以向設計單位反饋，對于地質信息不符的地方也可向勘測單位反饋。根據反饋信息勘測單位對地勘進行補勘，設計單位可以對施工圖進行優化、修改。

4 基于BIM的車站設計施工平臺應用

本文以青島某地鐵車站施工為例，基于BIM模型，搭建施工管理平臺，實現了地鐵車站施工的信息化管理。

4.1 車站文件庫的搭建

車站文件庫的搭建主要是通過以revit為基礎的族庫搭建，族庫的設計是設計師模型搭建構件所需要的重要資源，車站族庫的設計對于車站結構模型的搭建是必不可少的，通過族庫設計，可以整合構件資源，對于同類型構件，設計人員可以通過修改參數，從而提高作圖效率。圖3—圖6為族庫展示。

4.2 模型參考方式的選擇

對于各專業，在模型設計時需要提供基礎模型，對于基礎模型的選擇往往需要遵循共同性原則，即模型可為各個專業提供基礎數據支撐，結合地下施工工程特點，可將車站結構模型作各個專業的參考模型，如地質模型設計時，可將地質模型加載到結構模型中，對結構模型進行進一步設計優化，可在結構基礎模型的設計基礎上進行項目成本控制。圖7為車站基礎模型。圖8為隧道施工模型。

4.3 動態施工管理

通過施工系統，可以實現施工工法的動態展示，施工人員也可根據三維施工模型，對施工工藝進行熟悉與掌握，通過管理系統可以查詢施工進度，實現施工進度實時管理。圖9為隧道施工進度模型展示。

5 結束語

本文基于BIM技術，對BIM三維施工的特點進行了分析，從需求端出發，總結歸納了信息平臺可以發揮的優勢。對基于BIM的系統施工架構進行了詳細介紹，最后以青島地鐵某車站為背景，對地鐵車站的設計、施工、監測等方面進行了展示。通過信息平臺，大大提高了施工過程中的協調與溝通效率，保證了車站的安全高效化施工。

參考文獻：

[1] 陳慶周，隋偉，張潔貞，等.地鐵車站BIM技術在地下空間設計中的應用研究[J].智能建筑與智慧城市，2023（12）：82-84.

[2] 張忠良.BIM技術在地鐵車站深基坑施工中的應用研究[J].現代交通技術，2023，20（3）：73-77.

[3] 張翠萍，王曉.基于BIM技術的土木工程施工質量與安全管理措施[J].磚瓦，2023（10）：114-116.

[4] 桑學文，馬駿，張萌，等.基于BIM-GIS的地鐵工程安全風險管理應用[J].現代信息科技，2023，7（18）：154-158.

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[9] 王依寒，盧山，蘇霽康.BIM技術在裝配式綠色宜居項目中的應用[J].建筑經濟，2023，44（S1）：326-330.

[10] 官波，王猛，周燦偉，等.基于BIM的城軌數字化建設管理與安全風險管控研究[J].都市快軌交通，2022，35（6）：39-44.

作者簡介：王緒洋（1989-），男，工程師。研究方向為建筑結構設計。